采用FDM三維打印技術進行精密鑄造

2019-10-24 2257

據(jù)南極熊的了解,不久前,三家國內企業聯(lián)合發布了“3D打印+精密鑄造”的新應(yīng)用,為全球客戶提供小批量、複雜結構的金(jīn)屬零件製造服務。這是(shì)由兩位3D打印行業觀察員的革命(mìng)性變革,標誌著3D打印技術帶來了新的飛躍:從製作樣品到製(zhì)造最終零件,從單一樣品生(shēng)產(chǎn)到小規模多批次生產,甚至大規模生產。下麵是南極熊,一種使用FDM3D打印的精密鑄造技術。

第1步。3D打印

Polycast是(shì)一種利用FDM3D打印機和Polycast材料打印樣品的新型(xíng)3D打印材料(liào),專門用於鑄造工藝。具(jù)有良好的3D打印性能。即(jí)使打印機的(de)底板沒有加(jiā)熱,這種材料也不(bú)會出現翹曲現象。樣品的底板和支(zhī)架(jià)可以非常合適。易於剝離,優化了多晶矽材料的(de)層間粘(zhān)合性能。這樣,支架和(hé)地板就可以簡單有效地拆除,大大加快了生產過(guò)程。

第(dì)2步(bù)。表麵拋光

印刷材(cái)料時,你可以把樣品磨光。多晶矽是一種與材料匹配的拋光設備。Polycast是Polymaker材(cái)料光譜中可以拋光的第二行。這種霧化拋光研磨表麵層的方法大大簡化了後處理(lǐ)工藝,也為下一步精密鑄造工藝提供了(le)保證的表麵質量。

第3步。剝殼(ké)

當樣品的印刷和拋光工藝完成後,我們搬到精密鑄造車間(jiān)開始蠟(là)樹生產,並在下一個製造過程中為製殼做準備。現(xiàn)在可以開始熔模鑄造。

首先,必須將樣品浸入泥(ní)漿中。鑄造車間采用全自動製殼(ké)裝置係統,保證樣品(pǐn)在均勻旋轉過程中獲得均勻分布(bù)的表(biǎo)麵塗層。在工件上完成一係列不同粘性程度的泥漿滲透後,工件表麵將形成殼(ké)體,殼體非常重要。是(shì)鑄造過程中高溫金屬溶液(yè)的接觸麵。

下一步(bù),樣品將經過砂染色過程,這是細矽砂的混(hún)合物。砂漬可(kě)以增強模(mó)具的堅固性,縮短鑄件的幹燥時間。樣品完全幹(gàn)燥後,隨生(shēng)產線(xiàn)的往(wǎng)複(fù)循環進入下一輸送帶,再次進行泥(ní)漿、砂漬處理(lǐ)。

上述過程將繼續重(chóng)複,直(zhí)到殼體(tǐ)厚度達到(dào)預期效果。例如,不鏽鋼鑄(zhù)件的外殼厚度需要達到30 mm。整個製殼過程將持續2天,樣品將通過車間的轉移矩陣進行(háng)穿梭,等待幹燥並再次重複。

現在模具必須開始加熱過程(chéng)。當窯(yáo)溫達到900攝氏度時,樣品模型可以完全蒸發。蒸發後留下的外殼被用於鑄造(zào)金屬模具,這意(yì)味著之(zhī)前通過3D打印製作的(de)樣品在這個過程中會燒壞。這是Polycast材(cái)料的主要工程特性。多(duō)晶(jīng)矽在高溫環境下的汽化程度完全可以與傳統的無蠟鑄造(zào)相媲美。在正常(cháng)流速下,殼體中不會有材(cái)料殘留。模殼內部完全淨化後,即可從窯中(zhōng)取出,自然冷卻。模具將被清洗以消除殘留雜質的(de)可能性。我們得到了一個光滑的模具外殼的接觸麵。

第4步。鑄造廠(chǎng)

然(rán)後再次加熱外殼,鑄造金屬為不鏽鋼。利用電磁感應加熱裝置,將磁(cí)場感應(yīng)產生的渦流不斷地轉變為不鏽鋼熔化成液體渦流產生的熱效應,從金屬內(nèi)部開始熔化過程。該方法不(bú)采用直接加熱源,大大降(jiàng)低了雜質混(hún)合的可能性(xìng),任何表麵浮渣和雜質都會被刮掉。或者把它們燒掉。

當不鏽鋼被加熱到1612攝氏度,模具被加熱到1300攝氏度時,鑄造過程就可(kě)以開始了。模具(jù)將從窯中取出並提升到(dào)爐底。此時,操作人員將不鏽鋼溶液熔化,倒入殼模中。零件將放置在傳送帶上。自然冷卻(què)的過程。

冷卻後(hòu),不鏽鋼鑄件可從模具中剝離。該剝離過程將應用於氣動(dòng)千斤頂。千斤頂將破碎外殼(ké),使鑄件與模具分離。不鏽鋼鑄件的鑄件和冒口將被移除,形成最終鑄件。南京1001工廠目前有(yǒu)國內生產。智能工業fff3d打印集群,可同時打印數(shù)百個(gè)多晶矽材料模塊的3D打印。

3D打(dǎ)印拋光完成後,直接送精(jīng)密鑄造車間與精密鑄造無(wú)縫對接。這(zhè)意味著我們已經實現了3D打印和精密鑄造工藝的大規模(mó)生產。該工藝製造(zào)尺寸(cùn)為450x450x450mm。南京1001工廠目前正在運營中。研發超大3D打(dǎ)印設備,將蠟模(mó)製造規模擴大到1米以上。

讓我們感受一(yī)下(xià)Foundry的一些應用案例。例如,我們使用3D打印製作了渦流風扇的模型(xíng)。與傳統(tǒng)的失蠟鑄造相比(bǐ),大大縮短了交貨期。使用3D打印+精密鑄造(zào),您(nín)已經看到了傳統鑄造技術中(zhōng)消(xiāo)除蠟模階段的可(kě)能性,但其複雜性。幾何零件,以及個性化製(zhì)造,我們(men)的製造(zào)方法具有更深遠的意義。設計師和工程師(shī)可以利用這一技術來探索和推廣自由鑄造的邊界。


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